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可及的梦想 扑面而来的全高清

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高清转播的2008年奥运会现在已经进入了最后的倒计时冲刺状态。而无论是发烧友,还是追求品味的人士,无不感觉“一年多太久,只争朝夕”。而在众多的高清格式当中,Full HD,也就是全高清,正是这些人心中的一个结。如果时间倒退哪怕是仅仅一年,全高清的产品远没有今天这么丰富。在今天,全高清不再是遥不可及,只要愿意,现在就可以拥有属于自己的全高清!而在资金的投入上,也许并不要很多……

存储播放 蓝光与垂直存储

蓝光:你选择哪个阵营?

随着信息时代的演进和发展,存储介质需具备更高的记录密度和容量才能满足信息存储的需求。比起以往使用VHS的磁带方式,光存储媒体更能确保信息的完整性、存储时间及具有随机读取功能。由于传统光盘的记录密度受限于读出光斑大小,即光学的衍射极限(diffraction limit)0.61/NA(1:激光波长,NA:物镜的数值孔径,即NumericalAperture)的限制。所以传统光盘技术要提高记录密度,最直接的办法就是使用短波长激光或提高物镜的数值孔径使光斑面积缩小,例如从CD(780nm,NA:0.45)提升至DVD(650nm,NA 0.6),乃至到现如今的蓝光光盘(405nm,NA:0.85)和HD DVD(405nm,NA:0.65)。

目前在DVD Forum组织下,由Tcshiba和NEC等公司所主导并支持的蓝色激光光盘规格有别于Sony主导的“Blu-ray Disc”规格,这就是我们大家熟悉的HD DVD。HD DVD采用了更容易与现行DVD保持兼容性,NA为0.65的物镜,其光盘结构与目前的DVD相同,由2层厚度为0.6mm的基版胶合而成。HD DVD除了比较容易与当前的DVD保持兼容外,另外Toshiba认为具有与现行DVD相同结构的“0.6mm方式”还具有下列优点:对于生产企业来说,HD DVD可以继续使用现有DVD工厂的生产设备,从而具有较低的生产成本。另外,HD DVD光盘与物镜具有较大的工作距离,因此不需要光盘盘盒,这样也就降低了光盘成本,并且比较容易作为可携带式电子产品上的存储装置。不过从另一方面来看,它也有少许的缺点,譬如光盘的容许倾斜(Tilt)角度较小,如果切向偏差从DVD的0.3度缩小成0.2度,为了控制由光盘弯曲和扭曲造成的倾斜角,就需要有倾斜伺服装置等。相对蓝光对倾斜角的容许量较大,因此不需要倾斜伺服。但是蓝光容易出现由厚度误差引起的球面像差,因此就必须加入补偿装置或者保护层厚度变化只容许3μm的误差。当然Toshiba也对0.1mm保护层规格进行了两年时间的研究,最终在权衡这两种规格的优缺点之后,决定首先推广0.6mm规格。

目前由Toshiba和NEC所主导的HD DVD光盘,有RW(可写)与ROM(只读)规格,其详细规格如表1所示。RW光盘容量为20GB,其中包含了三种提高容量的关键技术 为了提高记录容量,HD DVD使用了部分响应最大相似性技术(Partial Re-sponse MaxiFrqurTi Likelihood即PRML)的处理方法、沟岸并写(Land/groove recordIng)的记录方式,用以增加记录空间及Low to high的记录媒体。使用PRML有别于蓝光所采用LimitedEQ,将可更有效地检测更小的记录点,使得大幅度提升记录密度与容量成为可能。HD DVD采用的记录光盘是一种写前信号低于写后信号强度的新型记录方法,而此种方法将能够有效地降低轨道与轨道间的交叉擦除,进而可缩小轨道间距,并且可以使用沟岸并写的方式来提升记录容量。关于其存储容量,目前是这样:单层15GB,双层30GB。容量方面虽然与蓝光单层25GB、双层50GB的容量比起来要小一些,但是从理论上来说单面双层的30GB容量也能满足影视业者以及其他用户的需求。不过,HD DVD 方虽然一再表示目前的容量已经能够满足用户的需求,但是却又不声不响地在去年推出了Tripie Layer HD DVD规范,即拥有三个记录层的HD DVD,其容量可以达到15×3=45GB,已然逼近了双层BD-ROM标准50GB的容量,尽管蓝光方对其表现出不屑一顾的态度,但它的出现仍是引起了业界的关注。

一般而言,由索尼、松下和三星等企业所领导的蓝光阵营(Blu-ray Disk,简称BD),在现在看来联盟的企业似乎数量更多。与HD DVD不同,由于要实现超大记录容量的目的,因此BD就在结构上比目前的CD或DVD有了更大的变化:我们现在使用的DVD是由两片厚0.6mm的基板胶合而成,BD则是由单片厚1.1mm/的记录面覆盖0.1 mm的透明保护层(Cover layer)所构成。0.1mm的透明保护层是PHLIPS与SONY所共同提议,为了配合该系统使用NA为0.85物镜读写信号,蓝光DVD激光波长由DVD的650nm减少为405nm,NA值则从0.6提高至0.85,以便有效缩小光斑大小,不过物镜之NA值愈高,光轴与光盘记录面的倾斜角容许范围(Tilt margin)也就变得愈小,其倾斜角容许范围正比于I/(t)(NA)3,也就是与光波长成正比,与光盘厚度及物镜NA三次方成反比。当NA为0.85时,为了有较大的光盘倾斜角容许范围,只好降低保护层厚度,以获得更宽松的可容许范围。

和HD DVD一样,在著作权保护方面BD也使用了AACS。不一样的是,为了进一步强化著作权保护能力,BD除了采用AACS标准之外,还将额外加入可后续更新的著作权保护功能“BD+”,以及防止大规模量产盗版行为的“ROM Mark”两项技术。BD+是蓝光阵营独自主导、具备更新能力的种著作权保护功能,用来防止蓝光DVD播放机的资料保全系统遭到破解,而导致后续所出版的BD影片成为无设防状态的情况发生。ROM Mark技术同样也是蓝光阵营所独自研发,用以防止大规模量产盗版行为的技术,此项技术赋予预录出版的BD光盘出版物,例如影片、音乐与游戏等光盘独一无二且无法察觉的辨识码,只有经蓝光联盟授权的厂商才能进行辨识码的产生与变更,藉以防止未经授权的厂商进行BD光盘母片的刻录与盘片的盗版量产。

垂直记录:一块硬盘等于30部全高清电影

在上个世纪购买过硬盘的读者,一定对于“火球”等名字不陌生。那个时候个硬盘只有几个GB。发展到今天,尤其是宽带互联网的普及,让下载的内容越来越多,硬盘的容量也伴随着飞速发展。但是,传统的硬盘在突飞猛进了俄10年之后,却遇到了瓶颈――“超顺磁性”效应。

多年以来,硬盘一直采用磁场的磁化方向与盘片表面平行的纵向记录技术:硬盘的盘片可以看作是 个二维的平面,磁单元沿着盘片旋转的方向排列,磁极相邻,首尾相接(即“纵向”――Longitudinal)顺序从磁头下方通过。整 整圈下来,就是个磁道,盘片上的所有磁道都是同心圆。

存储面密度的提高,就意味着代表每个bit的磁单元和组成它的磁粒的体积(主要是在盘片表面上所占的面积)要相应减小,其所具有的能量自然随之下降,发展到一定程度之后,只需要很小的能量一譬如室温下的热能――就可以将磁粒翻转(磁单元保存的数据便被破坏,无法再正确地读出),这就是所谓的“超顺磁性”效应(Superparamagnetic Effect)。为了避免磁粒在室温下自动反转磁路,可以使用具有高矫顽力(将其反转需要较多的能量)的材料作磁层以提高热稳定性,但这样又会给磁头正常的改写数据带来困难。

随着磁单元和组成它的磁粒在盘片上所占的面积越来越小,磁路方向上的长度也越来越短,保持稳定的难度与日俱增。因此,垂直记录技术干脆将对厚度的利用发挥到了极致:磁单元的磁路方向改变90°――不是在盘片平面范围内,而是与平面相垂直(Perpendicular),一直躺着的磁单元突然站起来了!这样来,磁单元在盘片上所占的面积可以继续减小,而在磁路方向上的长度(已变成磁层厚度)却能够保持不变甚至适当增加,从而保证了热稳定性。

由于垂直记录是种新的技术,与现有的水平记录一样,需要有一个逐步的技术成熟的过程。目前,垂直存储的磁盘,已经纷纷打破了存储容量的记录,但是相比之下提升的幅度并不大,这也让我们更加的期待未来的垂直存储磁盘技术。大容量,就是全高清的保证!今天已经有厂商将硬盘整合到了电视机或是播放器当中,可以录制节目,在未来的高清时代,影片一定是最受喜欢的存储设备。

HDPC:唾手可得!

在本刊于今年夏天推出的《高清完全应用手册》当中,提出了HDPC的概念,即用来播放高清电影的DC。在当时,也就是3、4个月以前,播放高清的视频,更多的是依赖处理器的高性能,实现软件解码。以目的为导向,这种方式在当时无可厚非。但是,在今天,还这么做,就有点不值了,这是因为显卡厂商nvidia推出了PureVideo HD技术!可以极大的解放处理器的计算能力,让低配置播放全高清成为可能。

如今对于很多读者来说,“HDTV”显然已经不是什么新鲜词汇了,不少人甚至已经开始享受HDTV带来的震撼效果。但是客观的说,现在国内还没有多少人体验过真正的蓝光影碟以及HDDVD影碟,绝大多数人对HDTV的理解还停留在网络上面所传播的高清视频上。

这样一来就导致了一个问题:很多人认为HDTV对于硬件设备的需求并不很高。因为他们发现自己的电脑,播放下载的HDTV还算流畅。笔者甚至看到有人发帖说,自己的毒龙850 CPU配合显卡的硬件加速也能正常播放MPEG2的HDTV影片。

其实这种理解是错误的,播放真正的高清影碟需要的是双核CPU+显示卡硬件加速。因为蓝光/HD DVD影碟所达到的清晰度要比大部分网络上流传的HDTV要高。同时,它复杂的版权保护机制也对硬件系统有特殊的要求。

如果从字面理解,我们可以把PureVideo HD看成是“PureVideo+高清”,而这确实也比较接近正确答案。PureVideo HD真正的定义就是PureVideo搭配上完整的蓝光(BD)或HD DVD系统,形成一整套HDTV播放解决方案。

毫不夸张地说,在HDTV时代如果系统中没有PureVIdeo HD,在播放蓝光/HD DVD影碟时可能遇到的问题有:1.显示器上面没有图像;2.电影画面不流畅,丢帧现象严重。为什么会有这种情况发生呢?

如图所示,这是带有内容保护的HDTV播放的全过程。蓝色部分是CPU所承担的工作,其余绿色步骤均是PureVideo HD发挥作用的空间。

我们看到,显示卡在HDTV播放的过程中扮演举足轻重的角色,从解码开始经过反交错、颜色校正,边缘锐化等步骤,再经过缩放、HDCP处理等最终输出到显示设备上。

在互连网上,我们可以下载到很多高清的宣传片乃至电影,但是这些电影,与真正的HD DVD和BD影碟想去甚远!因为这些影片,数据量一般在每秒10M左右,而高清光盘上的电影,数据量高达每秒20M-30M,这就是说,如果用传统的方法,播放数据量陡然提高了一倍的高清影碟(现在可以买到BD驱动器了,后面会有介绍,价格不菲),系统资源不足,丢帧等等现象的出现就不稀奇了。而NVidia的PureVideo HD,则能够通过显卡来进行处理,在pcpop.com的测试当中,即使是计算能力非常一般的CeleroN D 331,CPU占用也不会到100%!只有80%左右。可以说,硬件加速,是流畅的保证。

对于高清系统,更为重要的是另外个问题HDCP(High-bandwIdth Digital Content Protection,高带宽数字内容保护)。

在DVD时代,由于防盗版机制CSS(内容扰乱系统)被破解,造成了高质量的盗版影碟“满天飞”的情况。到了HDTV时代,好莱坞的各大电影公司再也不允许有这样的情况发生,因此一系列更加高级的版权保护技术就被研发了出来,HDCP也是其中之一。

在这里我们不想过多解释HDCP的复杂技术原理,各位读者可以简单的将其理解为一种“规范”。只有硬件系统中与视频播放相关的设备均符合HDCP规范,受到保护的高清内容才能够被正常的播放出来,否则显示屏幕上不会有任何的内容。

显示卡作为不可或缺的环节自然也必须支持HDCP。那么一款显示卡如何才能支持HDCP呢?首先GPU必须支持HDCP,除此之外显示卡还需要板载一块HDCP芯片(Key ROM)。NVIDIA是第一个将支持HDCP的显示卡推向市场的厂商。所以,硬件加速与硬件AACS是缺一不可的,而这,正是目前非常多HTPC玩家所忽略的一个问题。

那么,现如今市场上都有哪些可以买到的HDPC配件,让我们组建属于自己的HDPC呢?让我们从存储设备说起。

在吞并了迈托之后,希捷毫无疑问的成为了硬盘领域的老大,其推出的7200.10 750GB硬盘更是实力的象征。这款台式机用的硬盘采用了我们所说的垂直记录的存储方式,750GB更是傲视所有硬盘,如果按照部全高清电影25GB算,这款影片可以容纳多达30部全高清1080P的电影!当然,750GB的硬盘在性价比上显然不合算。现在,市场上性价比最高的硬盘容量属于250GB这一容量的产品,价格从500多元到600多元不等,由于现在的硬盘很多都比较脆弱,所以,购买价格稍微高一些、但是保修时间长的行货产品是维护自身权益的英明决策。

如果给自己的HDPC配置上一个BD驱动器,不就是个BD播放机了吗?由于专用的BD播放机并未在国内上市,所以,对于没有“路子”从大陆以外地区购买的用户,这是目前唯一的选择。日前索尼在国内上市了BD刻录机BW-100A,报价8999元,先锋和LG也有相关的产品,